超高层建筑钢结构探析

摘要：随着科技的进步，社会的发展，城市中的建筑越来越高，并且出现很多超高的建筑物，超高建筑不仅是科技进步的表现，也是人们在不断追求完美与极限的表现，是人们对自我的一种挑战。

关键词：超高层建筑；钢结构；技术

中图分类号：TU97 文献标识码：A

引言

随着我国经济的快速发展，钢结构在我国的建筑业中的使用虽然起步比较晚，但是发展的速度却是十分迅速，我国炼钢工艺技术的发展促使建筑施工中对结构特有的钢结构的使用最为广泛，加之钢自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势促进了其技术的发展。对于高层、超高层建筑，钢结构是最佳选择。

一、超高层钢结构施工的特点

超高层的钢结构建筑的施工量比较大，其组成的部件很多。同时，用来施工与对方组成部件的场地较小；超高层的钢结构建筑的另一大特点就是立体交叉施工，而安装的标准也非常高，不允许有任何的错误，对材料的选取上以及测量，焊接等施工的工艺要求都非常的严格；起重机的安装、升降以及拆除技术要求很高。这些都是超高层钢结构施工的主要特点，还有一些在建筑施工中需要注意的细节也是能够保证超高层建筑施工的关键。

二、超高层钢结构施工的方法

1、整体滑模法

超高层建筑施工中采用整体滑模法，有利于主体结构的整体性;可减少附着、运转、管网敷设等工作;节省加设工具、模板装置费用;减少高空交叉作业，有利于安全、文明施工;扩大施工作业面，加快施工速度。武汉国际贸易中心大厦即采用液压整体滑模法。

2、整体爬模法

超高层建筑的筒体结构，常用整体爬模法施工。先将配备整层高度的大模板经若干个千斤顶通过支架及横梁整体平稳顶升到位后校正，再浇筑混凝土;待模板下口到达上层楼面标高后，即可进行水平结构的施工。上海环球金融中心和北京国贸二期的施工均采用整体爬模法。

3、逆作法

逆作法的施工原理:先沿建筑物地下室轴线或周围修建地下连续墙或其他支护结构，同时在建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间在底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑;接着施工地面一层的梁、板、楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑;随后逐层向下开挖土方并浇筑地下各层结构，直至底板封底;由于地面一层的楼面结构已完成，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工;如此地面上部结构和地下结构同时施工，直至工程结束。

三、超高层钢结构施工的技术

1、超高层钢结构施工前期的准备

为了保证超高层建筑的顺利施工，在施工之前一定要对以下几个放面进行积极有效的前期准备。首先，在超高层钢结构建筑施工之前，一定要对施工的现场进行勘察，同时对施工的材料进行验收，对施工的测量仪器进行校验，对构件的对方以及技术人员与工具等都要进行积极的准备。其次，在超高层钢结构建筑施工之前，还要对施工的大型设备进行检验，还要对升降机内的钢丝以及容量绳进行检验，确保施工的安全。在确定超高层钢结构建筑施工技术之前，一定要对需要施工的结构有一定的了解，还要根据实际的技术水平预计环境等因素来综合考虑。这些前提条件都是超高层钢结构建筑施工的重要前提，先进的施工技术也要符合自身的条件。

2、材料的选用

钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高，耐火钢的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。

一般高层和超高层建筑采用框—剪、框—筒结构体系时的经济性统计为：钢结构造价=钢材费用（约占40%）+制作安装费用（约占30%）+防火涂料费用（约占30%），防火涂料所占总造价的比重较大。如果使用高强度耐火钢虽价格略有上升，但防火涂料价格有较大幅度下降，可望部分抵消由此带来的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。

3、钢结构焊接技术

超高层建筑物都是采用钢结构的，钢结构的每个接点都是需要焊接的，并且需要焊接的地方非常多，由于承载的重量大，所以在焊接上要求的质量非常高。但是焊接的施工环境很艰苦，大量的焊接都需要在高空中完成，高空作业安全性低，并且焊接工作是一项本身就比较热的工作，要是在炎热的夏天进行，那么工作环境的温度会更高，不仅影响施工的质量还会影响施工人员的安全。因此在进行焊接方案的制定时，要把一切能影响到焊接进行的因素考虑进去，并且根据具体的钢结构选择适合的焊接技术。在进行施工之前要对焊接队伍进行培训，培训的内容要有依据性，要根据超高建筑物的特点进行培训，指出需要注意的地方，培训出一批高标准的焊接人员。

4、塔吊的选择、布置与装拆

塔吊是高层建筑钢结构吊装工程施工的核心设备，机器设备的选择和布置应根据高层建筑物的布局、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑，并保证装拆的安全、方便、可靠。根据高层建筑钢结构吊装工程的具体地理位置、结构形状及构件等特点，选择了合适的塔吊，并将其布置在合适的安装位置，从而满足了吊装工程相关构件的垂直运输，而且为大量后续楼宇设备的安装创造了条件。大型内爬塔吊的爬升和拆除是一项技术复杂、施工难度大的工作，在塔吊爬升时采用了封吊顶升的方法，在顶升时通过合理组织，从而提升了顶升了速度和效率。

5、超高层钢结构施工的测量技术

在超高层钢结构建筑施工时，一定要配备完好的仪器，并且精心的设置基准测量点，并且要选择正确适合的测量方法，同时这也是能够保证施工安全的基本原则。而在建筑测量的过程中，由于建筑本身的高度限制，导致了测量的难度非常大，现阶段，国际上先进的测量技术是建立双重控制网，利用卫星导航系统来进行设定基线网，同时，以精准度非常高的全站仪最为重要手段，从而来实现超高层钢结构建筑坐标的准确定位。

6、楼盖的设计

高层、超高层建筑的楼板和屋盖有很大平面刚度，而且钢柱和竖向构件具有很好的协调作用。在钢结构的建筑楼板和屋盖，通常会使用轧制的托型钢板加现浇钢筋混凝土楼板和屋盖，而且厚度控制在150mm。在当前的设计中，钢构混凝土楼板和楼盖是没有考虑其与钢梁的共同作用的。这是由于设计人员对于梁板的计算原理不太了解或者是由于计算繁琐，为了简化计算过程，就按照平板进行计算。这样会产生不好的后果，不但增加了危险性，又增加了钢梁的用钢量。如果使用钢梁和混凝土楼板的共同作用的组合梁，再计算正确，钢筋配合合理，就能够节约用钢量约20%左右，而且还不需要进行钢梁的稳定验算。

7、测量控制及校正

在钢结构建筑施工过程中，对安装质量进行衡量的重要指标在于轴线、垂直度以及标高的偏差大小。测量在钢结构质量检测中是重要的控制手段，是施工检查的主要依据。此工程在钢结构施工的初级阶段，施工单位根据以往相关的安装经验结合实际，对测量控制措施进行了详细的制定，构件安装完毕后，及时对单柱进行测量校正，对安装过程中轴线偏移、垂直度不够、标高未达到规定要求的现象进行合理调整，然后进行下一个构件的安装程序。整体构件安装完毕后，应采取系统化测量，对个别存在误差的地方及时更正。采用这样从单一到整体的措施，不仅对校正难度大大减轻，同时也对测量效率大大提升，促进各工序的顺利完成。

8、预变形技术

由于超高建筑物已经不再是只有重量和高度两个特点了，还有一些倾斜、扭转的现象，在对倾斜或者扭转的超高特殊建筑物进行施工的时候，不得不考虑到施工中空间的三维变形，对于空间的三维变形现象一定要加以控制，否则变形严重会影响整个建筑物的安全性能，以及整体的功能。与此同时也要考虑到差异压缩变形以及沉降的现象，这些现象不加以注意，严重时会带来不可弥补的损失。预变形技术是对空间三维变形以及一些差异压缩变形和沉降最有效的拯救技术，预变形技术是在仿真分析过程中得出的数据的基础上进行的，对一些相关的数据以及钢结构施工中的变化加以掌握，积累出一些变形值，然后通过预变形技术对其进行提前的预防，对其进行反变形手段，提前把变形部分矫正过来，使得变形地方回归到设计初始时的位置上。

结束语

随着超高层建筑在我国的广泛兴起，必将推动钢结构技术的发展。在进行钢结构的施工过程中，要严把施工质量关，按照施工要点进行施工，保证高质量的建筑工程。

参考文献

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